異形鋼管混凝土系桿拱橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

繆長(zhǎng)青 李愛(ài)群

(東南大學(xué)土木工程學(xué)院，南京210096)(東南大學(xué)混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京210096)

目前，國(guó)內(nèi)外的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是針對(duì)懸索橋、斜拉橋等特大型橋梁，關(guān)于系桿拱橋、預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的健康監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)較少.隨著我國(guó)城市建設(shè)的快速發(fā)展，各種結(jié)構(gòu)形式的混凝土系桿拱橋越來(lái)越多，而這些橋梁在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)中普遍存在吊桿損傷、預(yù)應(yīng)力松弛或失效、裂縫等病害現(xiàn)象.因此，開(kāi)展針對(duì)系桿拱橋等混凝土橋梁的健康監(jiān)測(cè)與安全評(píng)估方法的研究具有重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益［1-3］.

本文以洛陽(yáng)瀛洲大橋?yàn)閷?duì)象，研究了異型鋼管混凝土系桿拱橋的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與安全評(píng)估的方法.通過(guò)多尺度結(jié)構(gòu)有限元分析、易損性分析和響應(yīng)敏感性分析，進(jìn)行了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳感器優(yōu)化布設(shè).以結(jié)構(gòu)第一傳力體系靜力特點(diǎn)為主、動(dòng)力特點(diǎn)為輔構(gòu)建了結(jié)構(gòu)狀態(tài)預(yù)警與安全評(píng)估系統(tǒng).

1 工程概況

出于美學(xué)與景觀的考慮，近年來(lái)許多橋梁都采用了一些異形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).洛陽(yáng)瀛洲大橋是跨越洛河的一座重要的城市交通景觀橋梁，大橋建筑創(chuàng)意取材于洛陽(yáng)八景之一的“天津曉月”，居中的主跨被稱為“月亮拱”，橋面以上由3根鋼管組合形成空間彎月造型，兩側(cè)采用8個(gè)小連拱造型與主橋交相輝映［4-5］.

大橋總長(zhǎng)1.160 km，其中主橋長(zhǎng)610 m.荷載等級(jí)為城A級(jí).主橋的主跨(U05聯(lián))為跨徑120 m帶懸臂剛架的中承式鋼管混凝土系桿拱橋.主拱由3根空間拱肋組合而成，中間主拱肋和兩側(cè)副拱肋線形均為拋物線，在拱腳處交匯在一起，形成上寬下窄的空間拱肋體系，鋼管拱肋之間橫向由斜撐和橫撐聯(lián)系.拱腳、梁、墩在交匯處為固結(jié)，并與懸臂半孔形成倒三角形剛架結(jié)構(gòu)，是一個(gè)極其不規(guī)則的混凝土構(gòu)造.主拱肋為直徑1.5 m的鋼管混凝土，位于豎向平面內(nèi);2個(gè)副拱肋為直徑1.2 m的鋼管，與主拱肋豎直平面夾角為22.05°.主梁通過(guò)13根豎吊桿和18根斜吊桿分別懸吊在主、副拱肋上，為鋼-混凝土迭合梁結(jié)構(gòu).在主橋面的主梁內(nèi)設(shè)體外水平系桿索.主橋的邊跨(U04，U06聯(lián))為對(duì)稱于中跨的帶懸臂半孔加體外索自平衡無(wú)推力上承式連拱橋，單側(cè)跨徑組合為(35+3×50+25.2)m.分2幅上下行分離，橋面主梁內(nèi)設(shè)體外水平系桿索.

主橋主跨、邊跨立面布置如圖1所示.

圖1 主橋(U05，U06聯(lián))立面圖

2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則與系統(tǒng)總體構(gòu)成

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

瀛洲大橋在主跨拱腳區(qū)，鋼管組合拱肋與砼梁及下部墩交匯連接，縱橫梁、拱肋相互交錯(cuò)，且為材料不同的復(fù)合結(jié)構(gòu)，受力復(fù)雜.為了保證運(yùn)營(yíng)期間大橋構(gòu)件的正常工作，及時(shí)把握這種特殊結(jié)構(gòu)橋梁的狀態(tài)變化、發(fā)現(xiàn)病害，亟需建立有效的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以評(píng)定其安全狀況.

作為一座重要的市內(nèi)交通橋梁，既有車輛通行又有行人通行，不可能像特大型橋梁那樣對(duì)于大橋日常運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)進(jìn)行封閉式的管理.因此，在建立大橋結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該針對(duì)異形拱橋的結(jié)構(gòu)特性和城市橋梁的運(yùn)營(yíng)環(huán)境特點(diǎn)，遵循方便簡(jiǎn)潔、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、性能可靠、科學(xué)合理的指導(dǎo)思想，采用先進(jìn)的健康監(jiān)測(cè)技術(shù)與傳統(tǒng)的人工巡檢方法相結(jié)合的管理維護(hù)策略，優(yōu)化選擇系統(tǒng)硬件設(shè)施.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施應(yīng)該遵照以下原則［5-6］:

①滿足城市景觀橋梁養(yǎng)護(hù)、運(yùn)營(yíng)管理和異形拱橋結(jié)構(gòu)特殊設(shè)計(jì)驗(yàn)證的需要;

②選擇易損構(gòu)件、結(jié)構(gòu)重點(diǎn)部位及日常養(yǎng)護(hù)檢查困難的部位進(jìn)行在線監(jiān)測(cè);

③根據(jù)異形拱橋結(jié)構(gòu)狀態(tài)預(yù)警與評(píng)估的信息需要選擇監(jiān)測(cè)內(nèi)容與監(jiān)測(cè)參數(shù);

④系統(tǒng)具有很好的開(kāi)放性、兼容性，具有定期監(jiān)測(cè)、人工檢測(cè)、評(píng)估報(bào)告和校正模型的接口;

⑤根據(jù)大橋運(yùn)營(yíng)環(huán)境特點(diǎn)和資金的投入，綜合考慮長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和周期檢測(cè)的項(xiàng)目比重.

2.2 系統(tǒng)總體構(gòu)成

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立將遵循長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)、周期檢測(cè)以及施工監(jiān)測(cè)結(jié)合的思路.系統(tǒng)輸入信息包括:橋梁設(shè)計(jì)參數(shù)、施工監(jiān)測(cè)信息、日常檢查及維護(hù)信息、結(jié)構(gòu)模型及仿真分析信息、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及其處理結(jié)果等.系統(tǒng)輸出信息包括:橋梁工作狀態(tài)、環(huán)境及荷載變化、結(jié)構(gòu)安全性狀態(tài)、設(shè)計(jì)驗(yàn)證、養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)建議等評(píng)估分析技術(shù)報(bào)告.監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由6個(gè)子系統(tǒng)組成:① 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng);② 周期檢測(cè)系統(tǒng);③數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng);④ 數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng);⑤ 結(jié)構(gòu)預(yù)警與健康狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng);⑥施工監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)管理系統(tǒng).各子系統(tǒng)之間的關(guān)系如圖2所示.

圖2 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成

3 多尺度結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力特性分析

結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)及安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)的基本監(jiān)測(cè)功能是通過(guò)傳感器系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，合理布置傳感器是保證結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)質(zhì)量的前提.目前關(guān)于橋梁監(jiān)測(cè)的傳感器優(yōu)化布設(shè)研究大多基于動(dòng)力特性參數(shù)，如模態(tài)動(dòng)能法(MKE)、MAC矩陣法、有效獨(dú)立法(EI法)等［7-12］.瀛洲大橋主橋主跨是典型的中承式異型鋼管混凝土系桿拱橋，跨度并不大.具有第一傳力體系清晰，但構(gòu)造新穎復(fù)雜的特點(diǎn)，尤其是三角形剛架區(qū)受力復(fù)雜，整體結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性參數(shù)難以表征局部結(jié)構(gòu)響應(yīng)行為.

橋梁監(jiān)測(cè)傳感器應(yīng)該布設(shè)在應(yīng)力集中點(diǎn)、結(jié)構(gòu)支承點(diǎn)、對(duì)結(jié)構(gòu)荷載重新分配影響較大的構(gòu)件、動(dòng)力響應(yīng)的敏感點(diǎn)等關(guān)鍵部位.而在進(jìn)行橋梁整體結(jié)構(gòu)有限元分析時(shí)，通常用較粗的網(wǎng)格劃分結(jié)構(gòu)，不考慮局部細(xì)節(jié)構(gòu)造.整體分析可以滿足結(jié)構(gòu)整體性態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器優(yōu)化布設(shè)的要求，卻難以滿足局部性態(tài)監(jiān)測(cè)布設(shè)的要求以及復(fù)雜區(qū)域安全評(píng)估的要求.本文采用多尺度結(jié)構(gòu)有限元方法對(duì)于大橋進(jìn)行靜動(dòng)力特性分析，同時(shí)綜合考慮大橋的運(yùn)營(yíng)環(huán)境特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)評(píng)估需求、優(yōu)化布設(shè)理論等因素，進(jìn)行系統(tǒng)傳感器的布設(shè).多尺度有限元分析主要步驟如圖3所示.

1)建立全橋結(jié)構(gòu)的整體有限元模型、倒三角形剛架和鋼混疊合梁的精細(xì)子模型，定義2個(gè)子模型切割邊界節(jié)點(diǎn).整體模型中用較粗的網(wǎng)格劃分，不考慮局部一些細(xì)節(jié)構(gòu)造.

2)對(duì)整體模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力特性分析、交通荷載作用下的加載及求解.根據(jù)結(jié)構(gòu)整體響應(yīng)分析結(jié)果，確定整體性受力構(gòu)件的易損性以及結(jié)構(gòu)受力整體分析層次上的監(jiān)測(cè)內(nèi)容和監(jiān)測(cè)構(gòu)件.

3)將結(jié)構(gòu)整體響應(yīng)分析結(jié)果插值到子模型的切割邊界節(jié)點(diǎn)，分析子模型的應(yīng)力分布與結(jié)構(gòu)變形響應(yīng)，計(jì)算結(jié)構(gòu)應(yīng)變響應(yīng)靈敏度.將應(yīng)變值最大的位置和應(yīng)變響應(yīng)靈敏度大的位置作為監(jiān)測(cè)點(diǎn).

圖3 多尺度有限元結(jié)構(gòu)分析步驟

3.1 結(jié)構(gòu)整體受力分析

瀛洲大橋在設(shè)計(jì)上將自錨式拱結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)與“月亮拱”建筑構(gòu)思相結(jié)合.結(jié)構(gòu)分為2個(gè)傳力體系:第一傳力體系由主墩及三角剛架區(qū)+拱肋+系桿體外索構(gòu)成，是結(jié)構(gòu)傳力的主體框架，系桿是關(guān)鍵受力構(gòu)件.第二傳力體系由吊桿+鋼混迭合箱梁構(gòu)成，鋼混迭合梁直接承擔(dān)橋面荷載，通過(guò)吊桿傳到拱肋.

邊跨的結(jié)構(gòu)形式為上承式自平衡的多跨連拱，也分為2個(gè)傳力體系.第一傳力體系由多跨連拱+腹拱肋+系桿體外索構(gòu)成，是結(jié)構(gòu)傳力的主體框架，系桿是關(guān)鍵受力構(gòu)件.第二傳力體系由自由鋼筋混凝土箱梁構(gòu)成，箱梁縱向通過(guò)伸縮縫與第一傳力體系分割，豎向支承在拱肋的立柱上，將橋面荷載傳遞到拱肋上.

3.2 主跨空間有限元模型與動(dòng)力特性

采用通用軟件ANSYS建立大橋主跨整體有限元模型.加勁梁、空間鋼管拱肋、拱肋間支撐桿和拱座的拱肋采用空間梁?jiǎn)卧狟EAM44模擬;系桿、吊桿采用空間桿單元Link10模擬.拱肋與加勁梁都按照吊桿吊點(diǎn)位置離散.拱肋與拱座、拱肋與系桿和拱座底部采用完全固接的邊界條件，加勁梁與拱座在橫橋向的位移和順橋向的轉(zhuǎn)動(dòng)采用主從約束.整個(gè)橋梁的空間有限元模型共有782個(gè)單元(見(jiàn)圖4).

圖4 多尺度有限元模型

結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析結(jié)果表明，主跨結(jié)構(gòu)振型復(fù)雜，主橋的豎向剛度和橋面的側(cè)向剛度較強(qiáng)，而主拱的面外剛度相對(duì)較弱.橫撐和斜撐的設(shè)置保證了主拱結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性并提高了抗扭剛度和豎向彎曲剛度.表1給出了主跨動(dòng)力特性的前幾階自振頻率和振型.

表1 主橋主跨動(dòng)力特性分析

3.3 復(fù)雜受力區(qū)的精細(xì)建模與分析

為了更好地模擬三角區(qū)細(xì)部結(jié)構(gòu)，對(duì)混凝土部分同時(shí)使用實(shí)體單元SOLID95和SOLID92混合建模，外包鋼板使用殼單元SHELL93建模.三角區(qū)精細(xì)子模型共5 926個(gè)單元、鋼混疊合梁子模型為3 782個(gè)單元.

三角區(qū)有限元分析結(jié)果與實(shí)體模型試驗(yàn)結(jié)果基本一致［13］，說(shuō)明了多尺度有限元方法的有效性.分析表明:鋼筋混凝土拱座是應(yīng)力集中區(qū)，鋼管拱肋和混凝土結(jié)合部是應(yīng)力變化敏感區(qū).靠近拱座頂部與副拱肋結(jié)合部位應(yīng)力最大，其余位置應(yīng)力比較均勻.相對(duì)于內(nèi)填混凝土的主拱肋來(lái)說(shuō)，空心鋼管副拱肋的應(yīng)力分布梯度較大，因此必須在副拱肋拱角區(qū)布置應(yīng)力測(cè)點(diǎn).整個(gè)三角區(qū)，混凝土副拱肋與墩臺(tái)結(jié)合部位受力最為薄弱，此部位需要重點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè).

4 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

根據(jù)瀛洲大橋結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力特性、構(gòu)件的重要性、易損性和景觀橋梁的運(yùn)營(yíng)管理特點(diǎn)，重點(diǎn)對(duì)大橋第一傳力體系構(gòu)件(系桿)和復(fù)雜受力區(qū)進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，而對(duì)于位移、吊索索力、拱肋振動(dòng)采用預(yù)埋傳感器然后進(jìn)行周期性檢測(cè).測(cè)點(diǎn)布置如圖5所示.

圖5 健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)布置圖

4.1 體外索系桿的內(nèi)力監(jiān)測(cè)

體外索系桿是瀛洲大橋結(jié)構(gòu)體系的重要構(gòu)件.監(jiān)測(cè)系桿內(nèi)力變化對(duì)于掌握大橋結(jié)構(gòu)的整體受力狀態(tài)、指導(dǎo)系桿的維護(hù)更換具有重要作用.瀛洲大橋主橋邊跨(上、下幅)和主跨分為5個(gè)相對(duì)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)體系，共30根系桿.邊跨監(jiān)測(cè)24根系桿中的12根，主跨6根系桿全部監(jiān)測(cè).為了保證系桿內(nèi)力測(cè)量的準(zhǔn)確性，在錨具端安裝錨索直接監(jiān)測(cè)索力.

4.2 主拱結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)

拱結(jié)構(gòu)是大橋主跨上部結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件，監(jiān)測(cè)運(yùn)營(yíng)環(huán)境下主拱結(jié)構(gòu)的位移、內(nèi)力分布、振動(dòng)特性對(duì)大橋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估具有重要的意義.由于主跨鋼管拱腳處于倒三角區(qū)域內(nèi)，應(yīng)該加強(qiáng)鋼管拱腳應(yīng)力的監(jiān)測(cè).邊跨混凝土主拱應(yīng)變監(jiān)測(cè)點(diǎn)主要選擇在拱腳.

位移檢測(cè)應(yīng)用施工監(jiān)控過(guò)程中的位移控制點(diǎn)(棱鏡和反光片)作為運(yùn)營(yíng)健康監(jiān)測(cè)檢測(cè)點(diǎn)，包括主跨拱圈四分點(diǎn)的水平位移、豎向位移和邊跨連拱拱頂?shù)呢Q向位移，檢測(cè)周期為半年一次.

在主跨拱肋四分點(diǎn)截面各布置一個(gè)雙向加速度傳感器，監(jiān)測(cè)主拱結(jié)構(gòu)的水平和豎向振動(dòng)，沿橋縱向布置數(shù)據(jù)傳輸線，用于靜動(dòng)載試驗(yàn).試驗(yàn)結(jié)束后，保留數(shù)據(jù)線，用于周期性檢測(cè).

4.3 三角區(qū)的監(jiān)測(cè)

考慮到大橋主跨拱腳三角區(qū)是不規(guī)則的混凝土構(gòu)造，應(yīng)力分布復(fù)雜，應(yīng)該重點(diǎn)監(jiān)測(cè).根據(jù)上述三角區(qū)精細(xì)子模型的應(yīng)力敏感性分析和模型試驗(yàn)結(jié)果，選擇8個(gè)截面進(jìn)行應(yīng)變溫度監(jiān)測(cè).采用施工監(jiān)測(cè)過(guò)程中的振弦應(yīng)變溫度傳感器，同時(shí)埋設(shè)分布式光纖光柵(FBG)傳感器作為冗余布置，以保證復(fù)雜區(qū)應(yīng)變測(cè)量的可靠性.光纖傳感器系統(tǒng)為相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，直接通過(guò)光纜遠(yuǎn)距離傳輸?shù)綌?shù)據(jù)管理系統(tǒng).

4.4 吊桿內(nèi)力和拱座位移周期檢測(cè)

吊桿內(nèi)力的檢測(cè)從施工期開(kāi)始進(jìn)行，在施工張拉的同時(shí)采用振動(dòng)法同步檢測(cè)，用以標(biāo)定和校正振動(dòng)法吊桿內(nèi)力計(jì)算模型.運(yùn)營(yíng)期間的內(nèi)力檢測(cè)采用振動(dòng)法周期性逐根檢測(cè)的方法.

關(guān)于橋墩沉降、主梁關(guān)鍵截面的位移、主梁伸縮縫位移、邊跨主拱位移的檢測(cè)，則利用施工監(jiān)控過(guò)程中的位移檢測(cè)點(diǎn)(棱鏡和反光片)進(jìn)行定期檢測(cè)，檢測(cè)周期為半年一次.

5 數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)由分布在大橋的數(shù)據(jù)采集外站和傳輸網(wǎng)絡(luò)組成.瀛洲大橋健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有2個(gè)振弦應(yīng)變溫度傳感器數(shù)據(jù)采集站，布置在主跨兩端的三角區(qū)人行道分隔帶.數(shù)據(jù)采集外站按照最短布線、同類信息通道集中及適當(dāng)通道預(yù)留的原則進(jìn)行布設(shè).其主要任務(wù)是根據(jù)控制終端的要求，采集大橋的溫度、靜/動(dòng)態(tài)響應(yīng)等信號(hào)，實(shí)時(shí)傳送到控制監(jiān)視終端并以數(shù)據(jù)文件的形式存儲(chǔ).

FBG光纖傳感器直接通過(guò)光纜傳輸系統(tǒng)將傳感信息傳輸?shù)皆O(shè)置在數(shù)據(jù)處理中心的光纖傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀，并以波長(zhǎng)的方式在計(jì)算機(jī)終端顯示，記錄存貯在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù).

6 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)對(duì)于采集系統(tǒng)傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，把處理結(jié)果存儲(chǔ)、傳輸給預(yù)警評(píng)估系統(tǒng)使用，并控制采集系統(tǒng)，包括對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、二次處理、后處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)據(jù)顯示等數(shù)據(jù)管理控制工作.

數(shù)據(jù)的預(yù)處理主要對(duì)位移、溫度、應(yīng)力、內(nèi)力等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，包括計(jì)算設(shè)定時(shí)段內(nèi)的最大最小值、均值、方差、標(biāo)準(zhǔn)差等，計(jì)算結(jié)果作為初級(jí)預(yù)警的輸入.數(shù)據(jù)二次處理包括頻域分析顯示、時(shí)域分析顯示、Fourier分析等，以便判別結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢(shì)及變化特征值，作為評(píng)估結(jié)構(gòu)性能的依據(jù).

7 結(jié)構(gòu)狀態(tài)預(yù)警與安全評(píng)估系統(tǒng)

大橋狀態(tài)預(yù)警評(píng)估系統(tǒng)分為在線評(píng)估和離線評(píng)估兩部分.在線評(píng)估主要對(duì)實(shí)時(shí)采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行基本的統(tǒng)計(jì)和趨勢(shì)分析，如圖6和圖7所示.設(shè)立預(yù)警系統(tǒng)，給出結(jié)構(gòu)的初步安全狀態(tài)評(píng)估.離線評(píng)估主要對(duì)各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)(包括日常管養(yǎng)信息、周期性結(jié)構(gòu)檢測(cè)等)進(jìn)行綜合分析.離線評(píng)估采用有限元分析、模態(tài)分析等方法進(jìn)行.

圖6 北三角區(qū)拱肋上游側(cè)應(yīng)力趨勢(shì)圖(2009-10-07)

圖7 主跨上游側(cè)系桿內(nèi)力趨勢(shì)圖(2009-10-07)

預(yù)警評(píng)估系統(tǒng)運(yùn)用的方法包括:養(yǎng)護(hù)管理評(píng)估法、趨勢(shì)分析評(píng)估法、局部損傷評(píng)估法、累積損傷及剩余壽命評(píng)估法等.評(píng)估系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)產(chǎn)生月度評(píng)估報(bào)告、突發(fā)事件評(píng)估報(bào)告和正常狀態(tài)評(píng)估報(bào)告(年度報(bào)告)，對(duì)大橋的安全性、耐久性給出定性或定量的評(píng)判，為大橋的養(yǎng)護(hù)管理提供技術(shù)指導(dǎo).

針對(duì)瀛洲大橋結(jié)構(gòu)剛度大的特點(diǎn)，以結(jié)構(gòu)第一傳力體系靜力參數(shù)為主、動(dòng)力參數(shù)為輔建立了結(jié)構(gòu)狀態(tài)預(yù)警與安全評(píng)估系統(tǒng).即以系桿內(nèi)力、吊桿內(nèi)力、結(jié)構(gòu)位移與沉降、復(fù)雜區(qū)域與關(guān)鍵構(gòu)件應(yīng)力分布等參數(shù)構(gòu)建預(yù)警與評(píng)估指標(biāo)，建立不同層次需求的預(yù)警評(píng)估體系，為大橋的運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)管理提供依據(jù).瀛洲大橋健康監(jiān)測(cè)預(yù)警與評(píng)估系統(tǒng)的構(gòu)成與功能如圖8所示.

圖8 監(jiān)測(cè)預(yù)警評(píng)估系統(tǒng)構(gòu)成與功能

8 結(jié)語(yǔ)

以瀛洲大橋?yàn)閷?duì)象，根據(jù)異形混凝土系桿拱橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和養(yǎng)護(hù)管理的需求，提出了基于自動(dòng)化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與人工巡檢系統(tǒng)相結(jié)合的綜合監(jiān)測(cè)策略.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究考慮了施工期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與運(yùn)營(yíng)期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)與日常養(yǎng)護(hù)檢測(cè)的結(jié)合，硬件設(shè)備的選取與布設(shè)充分考慮了技術(shù)的先進(jìn)性、耐久性、穩(wěn)定性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性等方面的因素，保證了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠性.在結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)、預(yù)警與安全評(píng)估方面，以結(jié)構(gòu)第一傳力體系靜力參數(shù)為主、動(dòng)力參數(shù)為輔建立了結(jié)構(gòu)狀態(tài)預(yù)警與安全評(píng)估系統(tǒng).

近3年來(lái)，系統(tǒng)運(yùn)行正常、數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，主要參數(shù)指標(biāo)變化趨勢(shì)符合橋梁運(yùn)營(yíng)規(guī)律，主要構(gòu)件的狀態(tài)等級(jí)均為優(yōu)秀.監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)超重車夜間過(guò)橋、撞車振動(dòng)等突發(fā)事件進(jìn)行了有效的監(jiān)測(cè)與預(yù)警，為大橋的養(yǎng)護(hù)、維修與管理提供了依據(jù).

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